3.2 Integrace per partes

Teorii naleznete v kapitole 6.2 Multimediální encyklopedie nebo v kapitole 3.2 Breviáře

Příklad 1

Pomocí metody per partes vypočítejte ∫ lnx dx.

Řešení

Obecný vzorec pro výpočet integrálu metodou per partes zní:  ∫ (x)g(x)dx = f(x)g(x) - ∫ f(x)(x)dx.
V tomto případě, pokud chceme vypočítat integrál bez použití software, se integrand ln
x upravuje na 1·lnx. Volíme (x) = 1, g(x) = lnx. Odtud plyne (jedná se o integrály elementárních funkcí, které by měl každý matematik znát zpaměti), že f(x) = x a g´(x) "3_2_1.gif". Pokud nyní použijeme větu per partes, održíme ∫ lnx dx = ∫ 1·lnx dx = x lnx - 1dx = x lnx - x + C.
Tento příklad je jednoduchý, přesto již vyžaduje jistou zkušenost v úpravě integrandu a volbě, kterou funci budeme integrovat a kterou derivovat (Opačná volba funkcí, tzn.
(x) = lnx a  g(x) = 1, by nám nepomohla, protože pro dosazení do věty per partes musíme vypočítat f(x)=(x)dx = ∫ lnx dx. )
Při výpočtech v Mathematice nám tyto (byť v tomto případě malé) obtíže odpadají, software vše spočte za nás.

"3_2_2.gif"

"3_2_3.gif"

Příklad 2

Pomocí metody per partes vypočítejte ∫ x sinx dx.

Řešení

"3_2_4.gif"

"3_2_5.gif"

Příklad 3

Pomocí metody per partes vypočítejte ∫ "3_2_6.gif"x dx.

Řešení

Výpočet tohoto integrálu "vlastními silami" je komplikovanější, integrand je nutno rozložit na sinx · sinx a dále použít vztah "3_2_7.gif"x +"3_2_8.gif"x = 1. Při použití software je vše jednodušší:

"3_2_9.gif"

"3_2_10.gif"

Příklad 4

Pomocí metody per partes vypočítejte ∫ "3_2_11.gif"dx.

Řešení

Kdybychom chtěli vypočítat tento integrál vlastními silami, byla by to časově náročná úloha. U tohoto příkladu je nutno použít metodu per partes celkem desetkrát za sebou (výpočet obdobného příkladu je uveden v Breviáři na straně 39, využívá se zde rekurentních vzorců)

"3_2_12.gif"

"3_2_13.gif"

Spikey Created with Wolfram Mathematica 7.0